Pytanie: Próbowałem zrozumieć, w jaki sposób promień zgięcia (jak wspomniałem) na wydruku wiąże się z wyborem narzędzia. Na przykład obecnie mamy problemy z niektórymi częściami wykonanymi ze stali A36 o grubości 0,5 cala. Do tych części używamy stempli o średnicy 0,5 cala. promień i 4 cale. umierać. Teraz, jeśli użyję reguły 20% i pomnożę przez 4 cale. Kiedy zwiększę otwarcie matrycy o 15% (dla stali), otrzymuję 0,6 cala. Ale skąd operator wie, że należy używać stempla o promieniu 0,5 cala, gdy drukowanie wymaga promienia zgięcia 0,6 cala?
Odp.: Wspomniałeś o jednym z największych wyzwań stojących przed branżą blacharską. Jest to błędne przekonanie, z którym muszą się zmagać zarówno inżynierowie, jak i zakłady produkcyjne. Aby to naprawić, zaczniemy od pierwotnej przyczyny, dwóch metod formowania i niezrozumienia różnic między nimi.
Od pojawienia się giętarek w latach dwudziestych XX wieku do dnia dzisiejszego operatorzy formowali części z dolnymi zagięciami lub szlifami. Chociaż gięcie od dołu wyszło z mody w ciągu ostatnich 20–30 lat, metody gięcia nadal przenikają nasze myślenie, gdy gniemy blachę.
Precyzyjne narzędzia szlifierskie weszły na rynek pod koniec lat 70. XX wieku i zmieniły paradygmat. Przyjrzyjmy się więc, czym narzędzia precyzyjne różnią się od narzędzi do strugania, jak przejście na narzędzia precyzyjne zmieniło branżę i jak to wszystko ma się do Twojego pytania.
W latach dwudziestych XX wieku formowanie zmieniło się z zagięć hamulców tarczowych na matryce w kształcie litery V z dopasowanymi stemplami. Stempel 90 stopni będzie używany z matrycą 90 stopni. Przejście od składania do formowania było dużym krokiem naprzód w przypadku blach. Jest szybszy, częściowo dlatego, że nowo opracowany hamulec tarczowy jest uruchamiany elektrycznie – nie trzeba już ręcznie zginać każdego zagięcia. Dodatkowo hamulec tarczowy można wygiąć od dołu, co poprawia celność. Oprócz tylnych zderzaków, zwiększoną dokładność można przypisać faktowi, że stempel wciska swój promień w wewnętrzny promień gięcia materiału. Osiąga się to poprzez nałożenie końcówki narzędzia na materiał o grubości mniejszej niż grubość. Wszyscy wiemy, że jeśli uda nam się osiągnąć stały wewnętrzny promień zgięcia, możemy obliczyć prawidłowe wartości odejmowania zgięcia, naddatku zgięcia, redukcji zewnętrznej i współczynnika K, niezależnie od rodzaju zgięcia, które wykonujemy.
Bardzo często części mają bardzo ostre wewnętrzne promienie zgięcia. Twórcy, projektanci i rzemieślnicy wiedzieli, że dana część wytrzyma, ponieważ wydawało się, że wszystko zostało odbudowane – i rzeczywiście tak było, przynajmniej w porównaniu z dniem dzisiejszym.
Wszystko jest w porządku, dopóki nie pojawi się coś lepszego. Następny krok naprzód nastąpił pod koniec lat 70. XX wieku wraz z wprowadzeniem precyzyjnych narzędzi szlifowanych, komputerowych sterowników numerycznych i zaawansowanych układów sterowania hydraulicznego. Teraz masz pełną kontrolę nad prasą krawędziową i jej systemami. Ale punktem krytycznym jest precyzyjnie szlifowane narzędzie, które zmienia wszystko. Zmieniły się wszystkie zasady produkcji części wysokiej jakości.
Historia formacji jest pełna skoków. Jednym skokiem przeszliśmy od niespójnych promieni ugięcia hamulców tarczowych do jednolitych promieni ugięcia uzyskanych poprzez tłoczenie, gruntowanie i wytłaczanie. (Uwaga: renderowanie to nie to samo, co odlewanie; więcej informacji można znaleźć w archiwach kolumn. Jednakże w tej kolumnie używam słowa „gięcie od dołu” w odniesieniu zarówno do metod renderowania, jak i odlewania.)
Metody te wymagają znacznego tonażu do uformowania części. Oczywiście pod wieloma względami jest to zła wiadomość dla prasy krawędziowej, narzędzia lub części. Jednakże pozostawały one najpowszechniejszą metodą gięcia metali przez prawie 60 lat, dopóki branża nie zrobiła kolejnego kroku w kierunku formowania powietrznego.
Czym jest zatem powstawanie (lub zaginanie) powietrza? Jak to działa w porównaniu z dolnym flexem? Ten skok ponownie zmienia sposób tworzenia promieni. Teraz zamiast wycinać wewnętrzny promień zagięcia, powietrze tworzy „pływający” promień wewnętrzny jako procent otworu matrycy lub odległość pomiędzy ramionami matrycy (patrz rysunek 1).
Rysunek 1. W przypadku gięcia na powietrzu wewnętrzny promień gięcia jest określany przez szerokość matrycy, a nie końcówkę stempla. Promień „unosi się” w obrębie szerokości formy. Ponadto głębokość penetracji (a nie kąt matrycy) określa kąt zagięcia przedmiotu obrabianego.
Naszym materiałem odniesienia jest niskostopowa stal węglowa o wytrzymałości na rozciąganie 60 000 psi i promieniu formowania powietrza wynoszącym około 16% otworu matrycy. Procent różni się w zależności od rodzaju materiału, płynności, stanu i innych cech. Ze względu na różnice w samej blasze przewidywane wartości procentowe nigdy nie będą idealne. Są jednak dość dokładne.
Miękkie powietrze aluminiowe tworzy promień od 13% do 15% otworu matrycy. Walcowany na gorąco, trawiony i naoliwiony materiał ma promień tworzenia powietrza od 14% do 16% otworu matrycy. Stal walcowana na zimno (nasza podstawowa wytrzymałość na rozciąganie wynosi 60 000 psi) jest formowana przez powietrze w promieniu od 15% do 17% otworu matrycy. Promień formowania powietrza ze stali nierdzewnej 304 wynosi od 20% do 22% otworu matrycy. Ponownie, te wartości procentowe mają zakres wartości ze względu na różnice w materiałach. Aby określić procent innego materiału, można porównać jego wytrzymałość na rozciąganie z wytrzymałością na rozciąganie 60 KSI naszego materiału referencyjnego. Na przykład, jeśli materiał ma wytrzymałość na rozciąganie 120-KSI, wartość procentowa powinna wynosić od 31% do 33%.
Załóżmy, że nasza stal węglowa ma wytrzymałość na rozciąganie 60 000 psi, grubość 0,062 cala i tak zwany wewnętrzny promień zgięcia wynoszący 0,062 cala. Zegnij go nad otworem w kształcie litery V matrycy 0,472, a uzyskany wzór będzie wyglądał następująco:
Zatem wewnętrzny promień zgięcia będzie wynosić 0,075 cala i można go użyć do obliczenia naddatków na zginanie, współczynników K, wycofania i odjęcia zagięcia z pewną dokładnością – tj. jeśli operator prasy krawędziowej używa odpowiednich narzędzi i projektuje części w oparciu o narzędzia używane przez operatorów .
W tym przykładzie operator używa 0,472 cala. Otwarcie pieczątki. Operator podszedł do biura i powiedział: „Houston, mamy problem. To 0,075.” Promień uderzenia? Wygląda na to, że naprawdę mamy problem; gdzie się udamy, żeby zdobyć jednego z nich? Najbliższa wartość, jaką możemy uzyskać, to 0,078. „lub 0,062 cala. 0,078 cala. Promień stempla jest za duży, 0,062 cala. Promień stempla jest za mały.
Ale to jest zły wybór. Dlaczego? Promień stempla nie tworzy wewnętrznego promienia zgięcia. Pamiętaj, że nie mówimy o dolnym flexie, tak, decydującym czynnikiem jest czubek napastnika. Mówimy o tworzeniu się powietrza. Szerokość macierzy tworzy promień; stempel jest jedynie elementem pchającym. Należy również pamiętać, że kąt matrycy nie wpływa na wewnętrzny promień zagięcia. Można używać macierzy ostrych, w kształcie litery V lub macierzy kanałowych; jeśli wszystkie trzy mają tę samą szerokość matrycy, otrzymasz ten sam wewnętrzny promień zgięcia.
Promień stempla wpływa na wynik, ale nie jest czynnikiem decydującym o promieniu zgięcia. Teraz, jeśli utworzysz promień stempla większy niż promień pływający, część przyjmie większy promień. Zmienia to naddatek zgięcia, skurcz, współczynnik K i odliczenie zgięcia. Cóż, to nie jest najlepsza opcja, prawda? Rozumiesz – to nie jest najlepsza opcja.
A co jeśli użyjemy 0,062 cala? Promień uderzenia? To uderzenie będzie dobre. Dlaczego? Bo przynajmniej przy użyciu gotowych narzędzi jest on jak najbardziej zbliżony do naturalnego, „pływającego” wewnętrznego promienia zgięcia. Użycie tego stempla w tym zastosowaniu powinno zapewnić spójne i stabilne zginanie.
W idealnym przypadku należy wybrać promień stempla zbliżony do promienia elementu pływającego, ale go nie przekraczający. Im mniejszy promień stempla w stosunku do promienia zgięcia pływającego, tym bardziej niestabilne i przewidywalne będzie zgięcie, szczególnie jeśli będzie się często zginać. Zbyt wąskie stemple zgniotą materiał i utworzą ostre zagięcia o mniejszej spójności i powtarzalności.
Wiele osób pyta mnie, dlaczego grubość materiału ma znaczenie tylko przy wyborze otworu matrycy. Wartości procentowe stosowane do przewidywania promienia formowania powietrzem zakładają, że używana forma ma otwór formy odpowiedni do grubości materiału. Oznacza to, że otwór matrycy nie będzie większy ani mniejszy niż jest to pożądane.
Chociaż można zmniejszyć lub zwiększyć rozmiar formy, promienie mają tendencję do odkształcania się, zmieniając wiele wartości funkcji zginania. Podobny efekt można zaobserwować także w przypadku użycia niewłaściwego promienia trafienia. Zatem dobrym punktem wyjścia jest praktyczna zasada, aby wybrać otwór matrycy ośmiokrotnie większy od grubości materiału.
W najlepszym wypadku inżynierowie przyjdą do warsztatu i porozmawiają z operatorem prasy krawędziowej. Upewnij się, że wszyscy znają różnicę między metodami formowania. Dowiedz się, jakich metod używają i jakich materiałów używają. Uzyskaj listę wszystkich posiadanych stempli i matryc, a następnie zaprojektuj część w oparciu o te informacje. Następnie w dokumentacji zapisz stemple i matryce niezbędne do prawidłowej obróbki części. Oczywiście mogą zaistnieć okoliczności łagodzące, gdy będziesz musiał ulepszyć swoje narzędzia, ale powinien to być raczej wyjątek niż reguła.
Operatorzy, wiem, że wszyscy jesteście pretensjonalni, ja sam byłem jednym z nich! Ale minęły już czasy, kiedy mogłeś wybrać swój ulubiony zestaw narzędzi. Jednak informacja, jakiego narzędzia użyć do projektowania części, nie odzwierciedla poziomu Twoich umiejętności. To po prostu fakt. Jesteśmy teraz z niczego i nie garbimy się już. Zasady się zmieniły.
FABRICATOR to wiodący magazyn o formowaniu i obróbce metali w Ameryce Północnej. Magazyn publikuje aktualności, artykuły techniczne i historie przypadków, które umożliwiają producentom wydajniejszą pracę. FABRICATOR obsługuje branżę od 1970 roku.
Dostępny jest teraz pełny cyfrowy dostęp do FABRICATOR, zapewniający łatwy dostęp do cennych zasobów branżowych.
Dostępny jest teraz pełny cyfrowy dostęp do Tubing Magazine, zapewniający łatwy dostęp do cennych zasobów branżowych.
Dostępny jest teraz pełny cyfrowy dostęp do The Fabricator en Español, zapewniający łatwy dostęp do cennych zasobów branżowych.
Myron Elkins dołącza do podcastu The Maker, aby opowiedzieć o swojej podróży z małego miasteczka do spawacza w fabryce…
Czas publikacji: 25 sierpnia 2023 r